JP2021075266A - Travel control device, method and program - Google Patents
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-
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される走行制御装置等に関する。 The present invention relates to a traveling control device or the like mounted on a vehicle.
電動機と内燃エンジンとを備えたハイブリッド車両においては、電動機と内燃エンジンとを効率的に使い分けた走行制御により燃費の向上を図ることができる。 In a hybrid vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine, it is possible to improve fuel efficiency by efficiently using the electric motor and the internal combustion engine for running control.
特許文献1は、車両の位置と踏切やカーブ等の要停止地点あるいは要減速地点の地図情報とに基づいて、回生ブレーキ操作の開始が必要なブレーキ開始点を、ユーザに案内する車両用運転支援装置を開示している。この車両用運転支援装置においては、回生エネルギーの効率的な回収ができる減速度で回生ブレーキを作動させることをユーザに促して、回生エネルギーの回収量を多くすることができる。 Patent Document 1 provides driving support for vehicles that guides the user to a braking start point at which regenerative braking operation needs to be started, based on the position of the vehicle and map information of a stop point or deceleration point required such as a railroad crossing or a curve. The device is disclosed. In this vehicle driving support device, it is possible to increase the amount of regenerative energy recovered by urging the user to operate the regenerative brake at a deceleration that enables efficient recovery of regenerative energy.
特許文献1の技術においては、回生エネルギーの回収が見込める地点を予想することができるが、回生エネルギーの回収量を定量的に予想できない。回生エネルギーの回収量を定量的に早期に予想できれば、好適な走行制御に利用できる可能性がある。 In the technique of Patent Document 1, it is possible to predict the point where the recovery of the regenerative energy can be expected, but the amount of the recovery of the regenerative energy cannot be predicted quantitatively. If the amount of regenerative energy recovered can be quantitatively predicted at an early stage, it may be used for suitable driving control.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、回生エネルギーの回収量を定量的に予想して走行制御に用いる走行制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a travel control device used for travel control by quantitatively predicting the amount of regenerated energy recovered.
上記課題を解決するために、本発明の一局面は、動力源として電動機および内燃エンジンを備える車両に搭載される走行制御装置であって、各時刻における車両の速度を予想した速度プロファイルを作成する作成部と、速度プロファイルを所定の近似モデルで近似し、近似結果に基づいて、電動機の回生制動によって回収可能なエネルギーである回生エネルギーの予想量を推定する推定部と、回生エネルギーの予想量に基づいて、走行に用いる動力源を決定する決定部とを備える、走行制御装置である。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is a travel control device mounted on a vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine as a power source, and creates a speed profile that predicts the speed of the vehicle at each time. The creation unit and the estimation unit that approximates the speed profile with a predetermined approximate model and estimates the estimated amount of regenerative energy, which is the energy that can be recovered by the regenerative braking of the motor, based on the approximation result, and the estimated amount of regenerative energy. Based on this, it is a travel control device including a determination unit that determines a power source used for travel.
本発明によれば、車両の速度を予想した速度プロファイルを作成するので、これに基づいて回生エネルギーの回収量を定量的に予想でき、予想した回収量を走行制御に利用する走行制御装置を提供することができる。 According to the present invention, since a speed profile that predicts the speed of the vehicle is created, the recovery amount of regenerative energy can be quantitatively predicted based on the speed profile, and a travel control device that uses the predicted recovery amount for travel control is provided. can do.
(実施形態)
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る走行制御装置は、車両の速度を予想した速度プロファイルを用いて、回生エネルギーの回収量を早期に定量的に予想して、燃費向上に向けた好適な走行制御を行う。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The travel control device according to the present embodiment quantitatively predicts the amount of regenerated energy recovered at an early stage by using a speed profile that predicts the speed of the vehicle, and performs suitable travel control for improving fuel efficiency.
<構成>
図1に、本実施形態に係る走行制御装置10およびその周辺部の機能ブロックを示す。走行制御装置10は、車両に搭載される。車両には、他に、内燃エンジンECU20、内燃エンジン21、変速機22、電動機ECU30、電動機31、電池ECU40、電池41、マネージャECU50、運転支援ECU60、自動運転ECU65、記憶部70、通信部80、走行制御ECU90、EPSECU100、EPS装置101、ブレーキECU110、ブレーキ装置111が含まれる。
<Structure>
FIG. 1 shows the
車両には他にも、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ、カメラや障害物センサ、車速センサ、ヨーレートセンサ、GPSセンサ等の各種センサ、ナビゲーションシステム等、多様な機器が含まれうるが、図示を省略する。 Vehicles may also include various devices such as accelerator pedal sensors, brake pedal sensors, cameras and obstacle sensors, vehicle speed sensors, yaw rate sensors, GPS sensors, and navigation systems, but the illustrations are omitted. To do.
内燃エンジン21および電動機31は、車両を駆動する動力源となるアクチュエータである。電動機31は、また、回生制動によって、発電を行う発電機および制動力を発生させる制動装置でもある。
The
内燃エンジンECU20は、内燃エンジン21と、入力と出力との間で回転数を変化させる変速機22とを制御して、駆動トルクを発生させたり、エンジンブレーキによる制動トルクを発生させたりする制御を行うECU(Electric Control Unit)である。
The internal
電動機ECU30は、電動機31を制御して駆動トルクを発生させたり、回生ブレーキによる制動トルクを発生させたりする制御を行うECUである。
The electric motor ECU 30 is an ECU that controls the
電池41は、放電によって電動機31やその他の各機器に電力を供給したり、電動機31の回生制動によって得られた電力(回収したエネルギー)を充電したりする。電池ECU40は、電池41の電力の充放電を制御するECUである。
The
走行制御ECU90は、後述する走行モードに応じて内燃エンジンECU20、電動機ECU30を制御するECUである。
The travel control ECU 90 is an ECU that controls the internal
EPS(電動パワーステアリング)装置101は、車輪の舵角を変化させ車両の進行方向を変化させる操舵を行うアクチュエータである。EPSECU100は、EPS装置101を制御するECUである。
The EPS (electric power steering)
ブレーキ装置111(フットブレーキ装置)は、車輪とともに回転する部材に対する摩擦力によって制動力を発生させるアクチュエータである。ブレーキECU110はブレーキ装置111を制御するECUである。
The brake device 111 (foot brake device) is an actuator that generates a braking force by a frictional force against a member that rotates with the wheels. The
運転支援ECU60は、衝突回避、前車追従、車線維持等の運転支援の機能を実行するECUである。運転支援ECU60は、各種センサ等から取得する情報に基づいて、加減速や舵角等、車両の運動を制御する指示を出力する。運転支援ECU60の機能や数は限定されない。
The
自動運転ECU65は、各種センサ等から取得する情報に基づいて、自動運転の機能を実行するために、加減速や舵角等、車両の運動を制御する指示を出力する。
The automatic driving
マネージャECU50は、運転支援ECU60や、自動運転ECU65等からの指示に基づいて、走行制御ECU90やEPSECU100、ブレーキECU110等(これらを以降まとめてアクチュエータECUと呼ぶ)に指示を行う。例えば、加速の指示は走行制御ECU90に対して行い、操舵の指示はEPSECU100に対して行い、減速の指示は走行制御ECU90およびブレーキECU110に対して行う。
The manager ECU 50 gives instructions to the
マネージャECU50は、複数の運転支援ECU60等から指示を受け取った場合、いずれの指示に従って車両を制御するかを決定する、調停と呼ばれる処理を所定の規則に基づいて行い、調停結果に基づいてアクチュエータECUに指示を行う。ユーザのステアリングホイール、ブレーキペダル、アクセルペダル等への操作内容は、マネージャECU50によって取得されマネージャECU50による調停処理の対象とされてもよいし、アクチュエータECUによって取得され、アクチュエータECUが、ユーザの手動運転操作とマネージャECU50からの指示とを個別に調停してもよい。
When the manager ECU 50 receives instructions from a plurality of
記憶部70は、ユーザの1つ以上の走行履歴を記憶する。走行履歴は、過去に車両を運転したときの、運転期間内の各時点における車両の速度を含む情報である。記憶部70は、例えば車両がパワーオン状態である間に、車両が備える車速センサ等から取得した車両の速度を定期的に記憶することで走行履歴を生成する。記憶部70は、例えばカーナビゲーションシステムの一部として設けられてもよい。
The
通信部80は、車外のサーバーや他の車両等と無線通信可能であり、他の車両の走行結果に基づいて得られたユーザ以外の走行履歴を受信することができる。
The
走行制御装置10は、作成部11、推定部12、決定部13を含むECUである。作成部11は、走行履歴に基づいて、速度プロファイルを作成する。推定部12は、速度プロファイルに基づいて、回生制動によって回収可能なエネルギーである回生エネルギーの予想量を推定する。決定部13は、回生エネルギーの予想量に基づいて、電動機31および内燃エンジン21のうち走行に用いるものを決定する。
The
以上の各ECUは、典型的にはメモリとプロセッサとを備えたコンピューターである。各ECUのプロセッサは、例えば、非一時的なメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。これらのECUは通信線によって互いに接続されており、互いに適宜通信することによって協調的に動作することができる。 Each of the above ECUs is typically a computer provided with a memory and a processor. The processor of each ECU realizes a function by reading and executing a program stored in a non-temporary memory, for example. These ECUs are connected to each other by a communication line, and can operate cooperatively by appropriately communicating with each other.
なお、以上説明した、車両搭載の機器の構成および走行制御装置10の構成は一例であって、適宜、追加、置換、変更、省略が可能である。また、各機器の機能は適宜1つの機器に統合したり複数の機器に分散したりして実装することが可能である。
The configuration of the vehicle-mounted device and the configuration of the
例えば、走行制御装置10は、独立したECUとして設けてもよいが、マネージャECU50あるいは走行制御ECU90等の一部として設けてもよいし、走行制御装置10の機能を、マネージャECU50あるいは走行制御ECU90等に分散して設けてもよい。
For example, the
また、例えば、走行制御装置10、運転支援ECU60、自動運転ECU65、マネージャECU50、走行制御ECU90等を1つのECUとして設けてもよい。また、例えば、自動運転ECU65は、設けなくてもよい。
Further, for example, the
<処理>
以下に、本実施形態に係る処理の詳細を説明する。図2は、走行制御装置10が実行する処理のフローチャートである。本処理は、例えば、ユーザが車両をパワーオン状態にしてトリップを開始するときに開始され、パワーオフ状態にしてトリップを終了するまでの間、実行される。
<Processing>
The details of the processing according to the present embodiment will be described below. FIG. 2 is a flowchart of processing executed by the
(ステップS101):作成部11は、速度プロファイルを作成する。速度プロファイルは、今回のトリップにおいて予想される各時点での車両の速度を表す情報である。
(Step S101): The
図3に速度プロファイルの例を示す。図3には、横軸にトリップ開始からの経過時間を取り、縦軸に車両の速度を取って、一例として、日本国において定められた燃料消費率試験(JC08モード)で用いられる速度変化パターンに基づく速度プロファイルを示す。速度プロファイルのグラフには一般に複数のピークが含まれ、1トリップ中に加速と減速とが繰り返されることを表している。 FIG. 3 shows an example of a speed profile. In FIG. 3, the horizontal axis represents the elapsed time from the start of the trip, and the vertical axis represents the speed of the vehicle. As an example, the speed change pattern used in the fuel consumption rate test (JC08 mode) established in Japan. The speed profile based on is shown. The velocity profile graph generally contains a plurality of peaks, indicating that acceleration and deceleration are repeated during one trip.
作成部11は、例えば、記憶部70に記憶されている走行履歴に基づいて、速度プロファイルを作成することができる。簡単な例では、ユーザの走行パターンが、通勤のために平日の同じ時間帯に同じ経路を走行するパターンのみの場合、走行履歴に含まれる速度の経時変化のパターンは略同じとなると考えられる。このような場合、作成部11は、過去の走行履歴のいずれかに基づいて速度プロファイルを作成すればよい。
The
また、記憶部70が、走行履歴に走行した曜日や時間帯等の属性を対応づけて分類して記憶しておき、作成部11が、今回のトリップの曜日や時間帯等の属性との一致数の多い走行履歴に基づいて速度プロファイルを作成してもよい。これにより、走行パターンが1つでないユーザの場合でも、属性ごとの走行パターンの共通性があれば、一定の精度で走行パターンを特定して精度よく速度プロファイルを作成することができる。
Further, the
また、記憶部70が、車両が備えるナビゲーションシステム等から走行経路を取得して走行履歴に含ませて記憶しておき、作成部11が、今回のトリップの走行経路との類似度が高い走行履歴に基づいて速度プロファイルを作成してもよい。この方法は、ユーザが、今回のトリップにおいてナビゲーションシステム等に走行経路設定を行うこと等により、作成部11が設定された走行経路を取得できた場合に実行可能であるが、速度プロファイルの精度を向上できる。
Further, the
また、今回のトリップに走行経路が設定されている場合であれば、作成部11は、通信部80を介して、サーバーに走行経路に沿った制限速度や渋滞予想等の道路交通情報を問い合わせ、これに基づいて速度プロファイルを作成してもよいし、走行経路に沿った道路交通情報に基づいて速度プロファイルを作成することができるサーバーに、通信部80を介して速度プロファイルの作成を要求して、作成された速度プロファイルを取得してもよい。
If a travel route is set for this trip, the
作成部11は、通信部80を介してユーザ以外の走行履歴を取得し、これに基づいて、速度プロファイルを作成してもよい。サーバーは、例えば、曜日、時間帯、走行経路等と対応付けられた走行履歴を多数の車両から収集して分類して記憶しており、作成部11は、サーバーに問い合わせて、今回のトリップと分類の一致度の高い走行履歴を取得しこれに基づいて、速度プロファイルとすればよい。
The
また、サーバーは、複数の人をグループ分けし、グループごとにその人の走行履歴を記憶しており、作成部11は、ユーザと同じグループから選択した走行履歴に基づいて速度プロファイルを作成してもよい。例えば、自宅および職場が、それぞれ同一の地域にある人を同じグループとすれば、通勤のために走行する場合の速度プロファイルの精度を向上できる。
In addition, the server divides a plurality of people into groups and stores the travel history of each person, and the
あるいは、作成部11は、通信部80を介して、サーバーの代わりに1つ以上の他の車両からその車両が記憶している走行履歴を取得し、これに基づいて、上述と同様に速度プロファイルを作成してもよい。
Alternatively, the
なお、上述の各方法において、速度プロファイルの候補となる走行履歴が複数ある場合は、例えば、作成部11は、いずれか任意の1つを速度プロファイルとしてもよく、これらを平均化したものを速度プロファイルとしてもよい。速度プロファイルの作成方法は限定されず、上述の各方法を適宜組み合わせてもよい。また、ユーザの走行履歴およびユーザ以外の走行履歴のいずれかのみを用いて速度プロファイルを作成してもよく、両方を用いて速度プロファイルを作成してもよい。
In each of the above methods, when there are a plurality of running histories that are candidates for the speed profile, for example, the
(ステップS102):推定部12は、速度プロファイルを所定の近似モデルで近似する。本実施形態では、近似にガウス関数の和を用いる。図4に(式1)で表される、時間tを変数とするガウス関数のグラフ(t≧0)を示す。ここでμはピークの位置(時刻)、vmaxはピークの値、σは分布の広がりを規定するパラメータである。
(Step S102): The
(式1)において、パラメータμ、vmax、σを好適に定めて、図3に示した速度プロファイルの0≦t≦100(秒)の部分における速度変化を近似したグラフを図5に示す。図5には速度プロファイルを点線で示し、近似グラフを実線で示す。 FIG. 5 shows a graph in which the parameters μ, v max , and σ are suitably defined in (Equation 1), and the speed change in the 0 ≦ t ≦ 100 (seconds) portion of the speed profile shown in FIG. 3 is approximated. In FIG. 5, the velocity profile is shown by a dotted line, and the approximate graph is shown by a solid line.
速度プロファイルからパラメータμ、vmax、σを算出する方法は限定されないが、最小二乗法等を用いると計算量が多くなる。ここで、計算量を低減できる好適な算出方法の一例を説明する。図5に示すように、速度プロファイルが表す速度が0より大きくなる発進時刻をT0とし、その後速度が0に戻る停止時刻をT1としたとき、この方法では時刻T0から時刻T1までの区間の速度プロファイルを、この区間がμ±3σの範囲となるガウス関数で近似する。すなわち、この方法では、区間の期間の長さをT’とすると、パラメータσは(式2)によって算出することができる。 The method of calculating the parameters μ, v max , and σ from the velocity profile is not limited, but the amount of calculation increases when the least squares method or the like is used. Here, an example of a suitable calculation method capable of reducing the amount of calculation will be described. As shown in FIG. 5, when the start time at which the speed represented by the speed profile becomes greater than 0 is T0 and the stop time at which the speed returns to 0 is T1, this method is the speed in the section from time T0 to time T1. The profile is approximated by a Gaussian function in which this interval is in the range μ ± 3σ. That is, in this method, assuming that the length of the period of the interval is T', the parameter σ can be calculated by (Equation 2).
また、この区間における平均速度vavについては、この近似のもと、(式3)が成り立つ。 Further, for the average velocity vav in this section, (Equation 3) holds based on this approximation.
したがって、パラメータvmaxは、(式4)によって算出することができる。なお、(式4)において、Dは、この区間における走行距離である。 Therefore, the parameter v max can be calculated by (Equation 4). In (Equation 4), D is the mileage in this section.
また、パラメータμは、(式5)によって算出することができる。 Further, the parameter μ can be calculated by (Equation 5).
このように、速度プロファイルの速度が正である1区間の速度をガウス関数で近似する場合、パラメータμ、vmax、σは、その区間における、走行開始時刻と、車両の平均速度vav、走行距離Dまたは走行所要時間T’とによって算出することができる。パラメータの算出にあたり、実績値に基づく平均速度vavおよび走行所要時間T’を用いてもよいし、実績値に基づく走行距離Dおよび走行所要時間T’を用いてもよいし、実績値に基づく走行距離Dおよび平均速度vavを用いてもよい。本算出方法によれば、ガウス関数のパラメータは、簡単な演算により、少ない計算量で算出することができ、処理負荷を抑制できる。 In this way, when the speed of one section where the speed of the speed profile is positive is approximated by the Gaussian function, the parameters μ, v max , and σ are the running start time, the average speed vav of the vehicle, and running in that section. It can be calculated by the distance D or the travel time T'. In calculating the parameters, the average speed vav and the required travel time T'based on the actual value may be used, the mileage D and the required travel time T'based on the actual value may be used, or the actual value is used. The mileage D and the average speed vav may be used. According to this calculation method, the parameters of the Gaussian function can be calculated with a small amount of calculation by a simple calculation, and the processing load can be suppressed.
本実施形態では、速度プロファイルの全体を、相異なるピーク位置μiを有し、上述のような各区間にそれぞれ対応するガウス関数の和で近似する。各ガウス関数は、相異なるピーク値vmaxi、分布の広がりσiを持ちうる。用いるガウス関数の数をNとすると、μi、vmaxi、σi(i=1、2、…、N)をパラメータとして、近似式は(式6)のように表すことができる。 In the present embodiment, the entire speed profile, having different peak positions mu i, is approximated by the sum of the corresponding Gaussian function in each section as described above. Each Gaussian function can have different peak values v maxi and distribution spread σ i . Assuming that the number of Gaussian functions used is N , the approximate expression can be expressed as (Equation 6) with μ i , v maxi , and σ i (i = 1, 2, ..., N) as parameters.
ここで、パラメータμi、vmaxi、σi(i=1、2、…、N)は、上述の算出方法を用いて算出することができる。あるいは、これらのパラメータは、他の公知のフィッティング手法を利用して導出することもできる。例えば、速度プロファイルの速度値V(t)と近似値v(t)との差の絶対値を、速度プロファイルの全期間(0≦t≦T)にわたって積分した積分値Sが最小となるようにパラメータを定めることもできる。積分値Sは、(式7)で表される。 Here, the parameters μ i , v maxi , and σ i (i = 1, 2, ..., N) can be calculated by using the above-mentioned calculation method. Alternatively, these parameters can be derived using other known fitting techniques. For example, the integral value S obtained by integrating the absolute value of the difference between the velocity value V (t) of the velocity profile and the approximate value v (t) over the entire period (0 ≦ t ≦ T) of the velocity profile is minimized. You can also set parameters. The integrated value S is represented by (Equation 7).
この方法によって、(式6)のパラメータμi、vmaxi、σi(i=1、2、…、N)を導出し、図3に示した速度プロファイルの全期間にわたる速度変化を、近似したグラフを図6に示す。図6には速度プロファイルを点線で示し、近似グラフを実線で示す。この例ではN=10とした。 By this method, the parameters μ i , v maxi , σ i (i = 1, 2, ..., N) of (Equation 6) were derived, and the velocity change of the velocity profile shown in FIG. 3 was approximated over the entire period. The graph is shown in FIG. In FIG. 6, the velocity profile is shown by a dotted line, and the approximate graph is shown by a solid line. In this example, N = 10.
図6に示す通り、1トリップにおける速度変化を特徴づける良好な近似が得られることが分かる。Nの値は限定されず、速度プロファイルのトリップ期間の長さや、速度変化におけるピークの数に応じて定めればよいが、例えば、1200秒程度のトリップの場合、N=10程度で十分よい近似が得られ、N=20でさらによい近似が得られる。なお、トリップ期間が比較的短い場合や、ピークの数が比較的少ない場合はN=1としてもよい。 As shown in FIG. 6, it can be seen that a good approximation is obtained that characterizes the velocity change in one trip. The value of N is not limited and may be determined according to the length of the trip period of the speed profile and the number of peaks in the speed change. For example, in the case of a trip of about 1200 seconds, N = 10 is a sufficiently good approximation. Is obtained, and a better approximation is obtained at N = 20. When the trip period is relatively short or the number of peaks is relatively small, N = 1 may be set.
(ステップS103):推定部12は、近似モデルを用いて、電動機31の回生制動によって得られるエネルギーである回生エネルギーの予想量を推定する。推定方法を以下に説明する。
(Step S103): The
まず、推定部12は、速度v(t)を維持するために車両に与えるべき仕事率である必要パワーP(t)を導出する。P(t)は(式8)のように表される。
First, the
ここで、mは車両の重量である。m・dv(t)/dtは、車両の運動量の変化率を表し、a・(v(t))2+b・v(t)+cは、走行抵抗を表す。必要パワーP(t)は、これらに車両の速度v(t)を乗じたものの合計である。すなわち、必要パワーP(t)は、車両の運動エネルギーの変化に寄与する仕事率と、走行抵抗によって消散する仕事率との合計であり、時間tにおいて速度v(t)を実現するために必要とされる仕事率である。走行抵抗は、(式8)に示すように速度の2乗に比例する成分と、1乗に比例する成分と、定数成分との和で表すことで好適に近似することができる。 Here, m is the weight of the vehicle. m · dv (t) / dt represents the rate of change in the momentum of the vehicle, and a · (v (t)) 2 + b · v (t) + c represents the running resistance. The required power P (t) is the sum of these multiplied by the vehicle speed v (t). That is, the required power P (t) is the sum of the power that contributes to the change in the kinetic energy of the vehicle and the power that is dissipated by the running resistance, and is necessary to realize the speed v (t) at time t. It is the power that is said to be. As shown in (Equation 8), the running resistance can be suitably approximated by expressing the sum of the component proportional to the square of the speed, the component proportional to the square, and the constant component.
図7に、横軸に時間を取り、縦軸にパワー(仕事率)を取り、図3に示した速度プロファイルの0≦t≦100(秒)の部分における必要パワーP(t)のうち、運動エネルギーの変化に寄与する量(式8の右辺第1項)の例を実線で示し、走行抵抗によって消散する量(式8の右辺第2項)の例を点線で示す。 In FIG. 7, time is taken on the horizontal axis and power (power) is taken on the vertical axis. Of the required power P (t) in the 0 ≦ t ≦ 100 (seconds) portion of the speed profile shown in FIG. An example of the amount that contributes to the change in kinetic energy (the first term on the right side of the equation 8) is shown by a solid line, and an example of the amount that is dissipated by the running resistance (the second term on the right side of the equation 8) is shown by a dotted line.
また、図8に、横軸に時間を取り、縦軸にパワー(仕事率)を取り、必要パワーP(t)の総量のグラフを示す。 Further, FIG. 8 shows a graph of the total amount of required power P (t), with time on the horizontal axis and power (power) on the vertical axis.
次に、推定部12は、必要パワーP(t)に基づいて、回生エネルギーの回収が可能と予想される期間と予想される回収量の推定を行う。図8に示すグラフにおいて、必要パワーP(t)の値が負となる期間(t1<t<t2)が、回生エネルギーの回収が可能と予想される期間である。また、(式9)に示す、この期間における必要パワーの大きさの積分値、すなわち、図8にハッチングによって示す領域の面積が、回収される回生エネルギーの予想量の推定値Eである。
Next, the
図9に、横軸に時間を取り、縦軸にエネルギーを取り、図8に示した必要パワーの時間0からtまでの積分値I(t)のグラフを示す。I(t)は(式10)によって表される。
FIG. 9 shows a graph of the integrated value I (t) of the required power shown in FIG. 8 from
図9において、ピークにおけるエネルギー値から、ピーク以降にグラフが平坦となったときのエネルギー値との差が回収される回生エネルギーの予想量の推定値Eに等しい。 In FIG. 9, the difference between the energy value at the peak and the energy value when the graph becomes flat after the peak is equal to the estimated value E of the expected amount of regenerative energy to be recovered.
速度プロファイルの全期間にわたって、このように必要パワーが負となる1つ以上の期間を抽出し、期間ごとに必要パワーの大きさの積分値を求めることで、トリップの開始時に、回生エネルギーが回収できる1つ以上の期間と期間ごとに予想される回収量とを推定することができる。 By extracting one or more periods in which the required power is negative over the entire period of the velocity profile and obtaining the integral value of the required power magnitude for each period, the regenerative energy is recovered at the start of the trip. It is possible to estimate one or more possible periods and the expected recovery amount for each period.
車両の重量m、係数a、b、cは、いずれも基本的には車両の特性によって定められる定数であり、適切な値を設定すれば、良好な推定精度が得られる、しかし、必要パワーに影響を与えうる1つ以上の変動要因を取得できる場合は、取得した変動要因に基づいて、重量m、係数a、b、cの少なくとも1つに、以下のような補正をすれば、より推定精度を向上できる。 The weight m of the vehicle, the coefficients a, b, and c are all constants basically determined by the characteristics of the vehicle, and if appropriate values are set, good estimation accuracy can be obtained, but the required power can be obtained. If one or more variable factors that can affect the effect can be obtained, the weight m, the coefficients a, b, and c can be further estimated by making the following corrections based on the obtained variable factors. The accuracy can be improved.
例えば、推定部12は、車両が備える重量センサ等やユーザからの入力によって乗員や荷物等の積載重量を取得できる場合は、車両の重量mに車両自体の重量に積載重量を加えて重量mを補正してもよい。
For example, when the
また、推定部12は、路面の種別、路面の勾配、天候等の走行抵抗の変動要因が取得できる場合は、係数a、b、cを、これらによって補正してもよい。
Further, when the
例えば、今回のトリップに走行経路が設定されている場合、路面の種別、路面の勾配を特定して、これらの情報を用いて係数を補正することができる。路面の種別、路面の勾配の情報は、予め記憶部70に地図情報に対応付けて記憶させておいてもよいし、通信部80が外部のサーバー等から取得してもよい。また、天候を用いて係数を補正することができる。天候は、車両が備える各種センサによって取得してもよいし、通信部80が外部のサーバー等から取得してもよい。
For example, when a traveling route is set for this trip, the type of the road surface and the slope of the road surface can be specified, and the coefficient can be corrected by using this information. Information on the type of road surface and the slope of the road surface may be stored in advance in the
例えば、路面が砂利道のように比較的すべりやすい場合には比較的すべりにくい舗装道路である場合に比べて走行抵抗が大きくなるよう補正する。 For example, when the road surface is relatively slippery such as a gravel road, the running resistance is corrected to be larger than when the road surface is a paved road which is relatively difficult to slip.
また、路面の勾配が登坂路であることを示す場合は、平坦路である場合に比べて走行抵抗が大きくなるように補正し、降坂路であることを示す場合は、平坦路である場合に比べて走行抵抗が小さくなるように補正する。なお、(式8)において、車両の位置エネルギーの増減による必要パワーP(t)への影響は、この、路面の勾配に基づく走行抵抗の補正によって反映される。 In addition, when the slope of the road surface indicates that it is an uphill road, it is corrected so that the running resistance becomes larger than when it is a flat road, and when it indicates that it is a downhill road, it is a flat road. Correct so that the running resistance is smaller than that. In (Equation 8), the influence of the increase / decrease in the potential energy of the vehicle on the required power P (t) is reflected by the correction of the traveling resistance based on the slope of the road surface.
また、天候が雨や雪の場合は、晴れの場合より走行抵抗が大きくなるよう補正する。また、今回のトリップに走行経路が設定されている場合、車両の進行方向が推定できるので、天候として風量と風向とに基づいて、走行抵抗を補正してもよい。例えば、風量が0でない場合は、風量と風向とに応じて、風量0の場合に比べて、向かい風であれば走行抵抗が大きくなるよう補正し、追い風であれば小さくなるよう補正する。 In addition, when the weather is rain or snow, the running resistance is corrected to be larger than when it is sunny. Further, when the traveling route is set for this trip, the traveling direction of the vehicle can be estimated, so that the traveling resistance may be corrected based on the air volume and the wind direction as the weather. For example, when the air volume is not 0, the traveling resistance is corrected to be larger if it is a head wind and smaller if it is a tail wind, depending on the air volume and the wind direction.
このような走行抵抗の補正を行う場合、具体的には、係数a、b、cの値を変更することになる。この場合、係数a、b、cは、車両の位置に応じて変化することになるが、(式6)の近似式を介して、a、b、cをそれぞれ、時間tの関数に帰着させることができる。なお、変動要因が走行抵抗に与える影響の速度依存特性を考慮すれば、係数a、b、cのうち、いずれをどの程度補正するかを適宜決定することができる。 When correcting such running resistance, specifically, the values of the coefficients a, b, and c are changed. In this case, the coefficients a, b, and c will change depending on the position of the vehicle, but a, b, and c are each reduced to a function of time t via the approximate expression of (Equation 6). be able to. In consideration of the speed-dependent characteristic of the influence of the fluctuation factor on the running resistance, it is possible to appropriately determine which of the coefficients a, b, and c should be corrected and to what extent.
また、推定部12は、以上のような補正の代わりに、あるいは、以上のような補正に加えて、上述の変動要因に応じて、推定値Eの値に補正を行ってもよい。すなわち、変動要因によって積載重量が大きくなるほど、あるいは、走行抵抗が大きくなるほど補正後の推定値Eの値が小さくなるよう、期間ごとに補正係数α(例えば0≦α≦1)を定めて、(式11)のように補正を行ってもよい。
Further, the
この補正係数αには、回生制動の効率が高いほど補正後の推定値Eが大きくなるよう回生制動の効率を反映してもよい。回生制動の効率は、例えば、速度v(t)に応じて想定される電動機31の回転数および回転数に対応する効率マップに基づいて導出することができる。
The correction coefficient α may reflect the efficiency of regenerative braking so that the higher the efficiency of regenerative braking, the larger the estimated value E after correction. The efficiency of regenerative braking can be derived, for example, based on the rotation speed of the
なお、以上の処理のための具体的な数値計算方法は限定されず、公知の計算アルゴリズムを適宜用いることができる。本実施形態ではガウス関数を用いた近似により、速度プロファイルの特徴を比較的少ないパラメータで表現できるので計算量を抑制できる。また、複数の数値に対するガウス関数やその導関数の関数値や、複数の数値範囲におけるガウス関数の定積分値を、数値表として予め用意しておき、数値表を適宜参照して計算に利用すれば、計算量をさらに低減することができる。 The specific numerical calculation method for the above processing is not limited, and a known calculation algorithm can be appropriately used. In the present embodiment, the characteristics of the velocity profile can be expressed with relatively few parameters by the approximation using the Gaussian function, so that the amount of calculation can be suppressed. In addition, prepare the function values of the Gauss function and its derivatives for multiple numerical values and the constant integral value of the Gauss function in multiple numerical ranges in advance as a numerical table, and use it for calculation by referring to the numerical table as appropriate. For example, the amount of calculation can be further reduced.
(ステップS104):決定部13は、電動機31を用いた走行を行う条件が成立したか否かを判定する。本実施形態では、一例として、決定部13は、電動機31と内燃エンジン21とのうち、電動機31のみを用いて走行する電動機モードと内燃エンジン21のみを用いて走行する内燃エンジンモードとの間で走行モードを切り替える制御を行う。
(Step S104): The
ここでは、決定部13は、車両が備える各種センサや、運転支援ECU60、マネージャECU50等から各種情報を適宜取得して、一例として以下のように判定を行う。
Here, the
(1)車両を減速する意図が成立したときは以下の(1−1)〜(1−3)の条件が成立しているか判定を行う。なお、車両が減速する意図が成立するとは、例えば、車両の走行中に、ユーザによるブレーキペダル操作が行われたこと、および、ユーザによるアクセルペダル操作が解除されたことの少なくとも一方が成立すること、あるいは、運転支援ECU60の運転支援機能や自動運転ECU65の自動運転機能が動作中に、これらのECUから減速や停止を表す指示があったことである。
(1) When the intention to decelerate the vehicle is satisfied, it is determined whether the following conditions (1-1) to (1-3) are satisfied. It should be noted that the intention of decelerating the vehicle is satisfied, for example, at least one of the fact that the user has operated the brake pedal and the user has released the accelerator pedal operation while the vehicle is running. Alternatively, while the driving support function of the driving
(1−1)車両の速度が第1速度閾値以上である。
現在の車両の実際の速度が比較的低速であれば、回生制動時に電動機31の十分な回転数が得られず効率的な回生エネルギーの回収が期待できない。そこで、車両の速度が一定程度の回生効率が期待できる速度として定められた第1速度閾値以上であるか否かを判定する。
(1-1) The speed of the vehicle is equal to or higher than the first speed threshold.
If the actual speed of the current vehicle is relatively low, sufficient rotation speed of the
(1−2)必要パワーが第1パワー閾値以下である。
現在の必要パワーが比較的大きい場合、内燃エンジン21では必要パワーを出力できても、一般には電動機31は内燃エンジン21より最大出力が小さいため、電動機31では必要パワーを出力できない場合がある。そこで、必要パワーが、電動機31で出力できるパワーとして定められた第1パワー閾値以下であるか否かを判定する。
(1-2) The required power is equal to or less than the first power threshold.
When the current required power is relatively large, even if the
(1−3)電池41の蓄電率が第1蓄電率閾値以下である。
現在の電池41の蓄電率が高い場合、さらに充電可能な電力量が少なく、回生エネルギーをすべて貯蔵することができないおそれがある。そこで、電池41の蓄電率が、十分な電力量を充電可能な蓄電率として定められた第1蓄電率閾値以下であるか否かを判定する。なお判定には、蓄電率の代わりに蓄電量を用いてもよい。
(1-3) The storage rate of the
When the current storage rate of the
(1−1)〜(1−3)の判定結果がすべて肯定である場合、ステップS105に進み、それ以外の場合はステップS106に進む。 If all the determination results of (1-1) to (1-3) are affirmative, the process proceeds to step S105, and in other cases, the process proceeds to step S106.
(2)上述の(1)以外のとき、すなわち、車両を減速する意図が成立したとき以外は、以下の(2−1)〜(2−4)の条件が成立しているか判定を行う。 (2) Except for cases other than the above-mentioned (1), that is, when the intention to decelerate the vehicle is satisfied, it is determined whether the following conditions (2-1) to (2-4) are satisfied.
(2−1)車両の速度が第2速度閾値未満である。
現在の車両の実際の速度が比較的高速であれば、一般に内燃エンジン21のほうが電動機31より効率がよい。そこで、車両の速度が電動機31のほうが効率がよいと期待できる速度として定められた第2速度閾値未満であるか否かを判定する。なお、第2速度閾値は第1速度閾値より大きい速度である。
(2-1) The speed of the vehicle is less than the second speed threshold.
If the actual speed of the current vehicle is relatively high, the
(2−2)必要パワーが第1パワー閾値以下である。
上述の(1−2)と同様の理由で、必要パワーが、電動機31で出力できるパワーとして定められた第1パワー閾値以下であるか否かを判定する。
(2-2) The required power is equal to or less than the first power threshold.
For the same reason as in (1-2) above, it is determined whether or not the required power is equal to or less than the first power threshold value defined as the power that can be output by the
(2−3)現在車両に蓄えられている電動機用のエネルギーと、次に回生エネルギーが回収できる期間における回収エネルギーの予想量との合計が、第1エネルギー閾値以上である。
現在車両が電池41において蓄えており電動機31に供給することができる蓄電量と、次に回生エネルギーが回収できる期間において回収できる電力量の予想量との合計量が比較的少ない場合は、電動機31を用いて走行すると電池41の蓄電量が低下し、車両の各機能に支障をきたすおそれがある。そこで、合計量が、十分な量として定められた第1エネルギー閾値以上であるか否かを判定する。
(2-3) The total of the energy for the motor currently stored in the vehicle and the expected amount of recovered energy in the period in which the regenerative energy can be recovered is equal to or higher than the first energy threshold value.
If the total amount of stored electricity that the vehicle currently stores in the
(2−4)現在、内燃エンジン21を用いて走行中であり、内燃エンジン21の動作を開始してから第1時間閾値以上経過した。
内燃エンジン21の動作が開始した直後に動作を止めると、ユーザに、内燃エンジン21の不具合や車両挙動の不安定さの感覚を与え、違和感や不安感の原因となるおそれがある。そこで、内燃エンジン21の動作を開始してから、内燃エンジン21の動作を止めても違和感等を生じない十分な経過時間として定められた第1時間閾値以上経過したか否かを判定する。
(2-4) Currently, the vehicle is running using the
If the operation of the
(2−1)〜(2−4)の判定結果がすべて肯定である場合、ステップS105に進み、それ以外の場合はステップS106に進む。 If all the determination results of (2-1) to (2-4) are affirmative, the process proceeds to step S105, and in other cases, the process proceeds to step S106.
(ステップS105):決定部13は、走行モードを電動機モードに決定する。本実施形態では、決定部13は、走行モードを電動機モードとすることを走行制御ECU90に通知する。走行制御ECU90は、電動機ECU30に電動機31による走行を制御させる。
(Step S105): The
電動機モードでは、回生制動が行われ車両の運動エネルギーを電力として回収する。ユーザがブレーキペダルを大きく踏み込んだり、運転支援ECU60が衝突回避等のため優先度の高い急減速の指示を行ったりして、一定以上の減速度が要求されている場合は、十分な制動力を発生させるためマネージャECU50、ブレーキECU110により、ブレーキ装置111による制動力を発生させる制御が行われる。
In the motor mode, regenerative braking is performed and the kinetic energy of the vehicle is recovered as electric power. If the user depresses the brake pedal a lot, or the driving
(ステップS106):決定部13は、走行モードを内燃エンジンモードに決定する。本実施形態では、決定部13は、走行モードを内燃エンジンモードとすることを走行制御ECU90に通知する。走行制御ECU90は、内燃エンジンECU20に内燃エンジン21による走行を制御させる。
(Step S106): The
(ステップS107):作成部11は、回生エネルギーの予想量を更新する条件が成立したか否かを判定する。更新する条件は、例えば、現在までの実際の走行における速度の経時変化と、ステップS101で作成した速度プロファイルとの一致度が、予め適宜定められた許容値より低いことである。一致度は、適宜公知の手法を用いて導出することができる。例えば、速度プロファイルの速度値と実際の速度値との差の絶対値の過去一定期間の積分値に基づいて一致度を導出することができる。一致度が許容値より低い場合、回生エネルギーが回収できる期間や予想量等の精度も低いと考えられる。更新する条件が成立した場合、ステップS108に進み、そうでない場合は、ステップS104に進む。
(Step S107): The creating
(ステップS108):推定部12は、回生エネルギーが回収できる期間や予想量の推定を再度行うことでこれらを更新する。更新方法は特に限定されないが、例えば推定部12は、現在までの実際の走行における速度の経時変化との一致度が高くなるよう、速度プロファイルの時間スケールを圧縮または伸張する変形を行い、変形後の速度プロファイルに基づいてステップS102、S103と同様の処理を行うことで、更新を行うことができる。
(Step S108): The
あるいは、作成部11が、ステップS101と同様の処理を行い、現在の速度プロファイルを作成するのに用いた走行履歴以外の走行履歴を選択し、これに基づいて、あらたに速度プロファイルを作成し、推定部12は、新たに作成された速度プロファイルに基づいてステップS102、S103と同様の処理を行うことで、更新を行ってもよい。例えば車両が停止したときに、その時点、その場所から新たなトリップが開始されるとみなしてステップS101と同様にして走行履歴を選択すればよい。
Alternatively, the
また、このような更新において、上述の変動要因の値が変化している可能性があるので、最新の値を用いて補正を行ってもよい。このような更新を行うことで、回生エネルギーが回収できる期間や予想量の推定精度を向上することができる。本ステップの処理の後、ステップS104に進む。 Further, since the value of the above-mentioned variable factor may have changed in such an update, the latest value may be used for correction. By performing such an update, it is possible to improve the estimation accuracy of the period during which the regenerative energy can be recovered and the estimated amount. After the processing of this step, the process proceeds to step S104.
以上の処理においては、走行モードとして電動機31のみを用いて走行する電動機モードと内燃エンジン21のみを用いて走行する内燃エンジンモードの2つを設定した。上述の条件(2−3)のように、回生エネルギーの回収量が多いと予想できる場合は、少ないと予想される場合に比べて、電動機31を用いて走行する機会を増やして、燃費を向上することができる。このことに着目すれば、電動機モードと内燃エンジンモードと電動機31および内燃エンジン21をともに用いて走行するハイブリッドモードとの3つの走行モードのうち任意の2つの走行モード間での切り替え制御や、3つの走行モード間での切り替え制御における燃費向上にも、回生エネルギーの予想回収量を活用することができる。
In the above processing, two driving modes are set: an electric motor mode in which the vehicle travels using only the
例えば、回生エネルギーの回収量が多いと予想できる場合は、少ないと予想される場合に比べて、内燃エンジンモードからハイブリッドモードに遷移する機会を増やし、あるいは、ハイブリッドモードから電動機モードに遷移する機会を増やすようにすればよい。 For example, if the amount of regenerative energy recovered can be expected to be large, the opportunity to transition from the internal combustion engine mode to the hybrid mode is increased, or the opportunity to transition from the hybrid mode to the motor mode is increased compared to the case where the amount of regenerative energy is expected to be small. You can increase it.
<効果>
本実施形態に係る走行制御装置10は、車両の速度を予想した速度プロファイルを用いて、回生エネルギーの回収量を早期に定量的に予想できる。この予想結果を活用して、好適な走行制御が可能となる。すなわち、回生エネルギーの回収量が多いと予想できる場合は、少ないと予想される場合に比べて、電動機31を用いて走行する機会を増やして、燃費を向上することができる。
<Effect>
The
走行制御装置10は、速度プロファイルをガウス関数で近似することにより、回生エネルギーの予想回収量の計算のためのパラメータ数を抑制し、また、予め用意したガウス関数に関する数値表を参照することで、計算量を抑制することができる。
The
走行制御装置10は、速度プロファイルを、ユーザやユーザ以外の走行履歴に基づいて作成できるので、ユーザが走行経路を設定していなくても、回生エネルギーの予想回収量を推定することができる。また、ユーザが走行経路を設定している場合はこれを用いて速度プロファイルを作成することができ、推定精度を向上することができる。
Since the
走行制御装置10は、回生エネルギーの回収量に影響を与えると考えられる変動要因に基づいて、予想量を補正するので、変動要因を反映して推定精度を向上することができる。
Since the
走行制御装置10は、速度プロファイルと実際の車両の速度の経時変化との一致度が低い場合は、予想回収量の推定を再度行うので、推定精度を向上することができる。
When the degree of agreement between the speed profile and the time-dependent change in the actual speed of the vehicle is low, the
走行制御装置10は、走行モードを決定する際、内燃エンジン21および電動機31のいずれが好適であるかを、回生エネルギーの予想回収量だけでなく、電池41の蓄電率、車両の速度、必要パワー等に基づいて、回生エネルギーの貯蔵可能性、動作効率、必要パワーの実現可能性を考慮して判定するので、車両の制御の確実性、安定性を高めることができる。
When determining the traveling mode, the traveling
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は適宜変形して実施できる。本発明は、走行制御装置だけでなく、プロセッサとメモリとを備えた走行制御装置が実行する走行制御方法、走行制御プログラム、走行制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的な記憶媒体、走行制御装置を備えた車両等として捉えることが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be appropriately modified and implemented. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention includes a travel control method executed by a travel control device including a processor and a memory as well as a travel control device, a travel control program, a computer-readable non-temporary storage medium that stores the travel control program, and travel. It can be regarded as a vehicle equipped with a control device.
本発明は、車両等に搭載される走行制御装置に有用である。 The present invention is useful for a traveling control device mounted on a vehicle or the like.
10 走行制御装置
11 作成部
12 推定部
13 決定部
20 内燃エンジンECU
21 内燃エンジン
22 変速機
30 電動機ECU
31 電動機
40 電池ECU
41 電池
50 マネージャECU
60 運転支援ECU
65 自動運転ECU
70 記憶部
80 通信部
90 走行制御ECU
100 EPSECU
101 EPS装置
110 ブレーキECU
111 ブレーキ装置
10
21
31
41
60 Driving support ECU
65 Automatic operation ECU
70
100 EPS ECU
101
111 Brake device
Claims (12)
各時刻における車両の速度を予想した速度プロファイルを作成する作成部と、
前記速度プロファイルを所定の近似モデルで近似し、近似結果に基づいて、前記電動機の回生制動によって回収可能なエネルギーである回生エネルギーの予想量を推定する推定部と、
前記回生エネルギーの予想量に基づいて、走行に用いる前記動力源を決定する決定部とを備える、走行制御装置。 A travel control device mounted on a vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine as a power source.
A creation unit that creates a speed profile that predicts the speed of the vehicle at each time,
An estimation unit that approximates the velocity profile with a predetermined approximation model and estimates the estimated amount of regenerative energy, which is the energy that can be recovered by the regenerative braking of the motor, based on the approximation result.
A travel control device including a determination unit that determines the power source used for travel based on the expected amount of regenerative energy.
各時刻における車両の速度を予想した速度プロファイルを作成するステップと、
前記速度プロファイルを所定の近似モデルで近似し、近似結果に基づいて、前記電動機の回生制動によって回収可能なエネルギーである回生エネルギーの予想量を推定するステップと、
前記回生エネルギーの予想量に基づいて、走行に用いる前記動力源を決定するステップとを備える、走行制御方法。 It is a travel control method executed by a travel control device mounted on a vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine as a power source.
Steps to create a speed profile that predicts the speed of the vehicle at each time,
A step of approximating the velocity profile with a predetermined approximation model and estimating the expected amount of regenerative energy, which is the energy that can be recovered by the regenerative braking of the motor, based on the approximation result.
A traveling control method including a step of determining the power source to be used for traveling based on the expected amount of regenerative energy.
各時刻における車両の速度を予想した速度プロファイルを作成するステップと、
前記速度プロファイルを所定の近似モデルで近似し、近似結果に基づいて、前記電動機の回生制動によって回収可能なエネルギーである回生エネルギーの予想量を推定するステップと、
前記回生エネルギーの予想量に基づいて、走行に用いる前記動力源を決定するステップとを備える、走行制御プログラム。 A travel control program that is executed by a computer of a travel control device mounted on a vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine as a power source.
Steps to create a speed profile that predicts the speed of the vehicle at each time,
A step of approximating the velocity profile with a predetermined approximation model and estimating the expected amount of regenerative energy, which is the energy that can be recovered by the regenerative braking of the motor, based on the approximation result.
A travel control program comprising a step of determining the power source to be used for travel based on the expected amount of regenerative energy.
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